पॉवर बॅटरीच्या तीन प्रमुख उष्णता हस्तांतरण माध्यमांच्या औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालीचे विश्लेषण

नवीन ऊर्जा वाहनांमधील प्रमुख तंत्रज्ञानांपैकी एक म्हणजे पॉवर बॅटरी. बॅटरीची गुणवत्ता एकीकडे इलेक्ट्रिक वाहनांची किंमत आणि दुसरीकडे त्यांची ड्रायव्हिंग रेंज ठरवते. स्वीकृती आणि जलद अवलंबनासाठी हा एक महत्त्वाचा घटक आहे.

पॉवर बॅटरीच्या वापराची वैशिष्ट्ये, आवश्यकता आणि अनुप्रयोग क्षेत्रांनुसार, देश-विदेशातील पॉवर बॅटरीचे संशोधन आणि विकासाचे प्रकार साधारणपणे असे आहेत: लेड-ऍसिड बॅटरी, निकेल-कॅडमियम बॅटरी, निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरी, लिथियम-आयन बॅटरी, फ्युएल सेल इत्यादी, ज्यापैकी लिथियम-आयन बॅटरीच्या विकासाकडे सर्वाधिक लक्ष दिले जात आहे.

पॉवर बॅटरीच्या उष्णता निर्मितीची वर्तणूक

पॉवर बॅटरी मॉड्यूलचा उष्णता स्रोत, उष्णता निर्मितीचा दर, बॅटरीची उष्णता क्षमता आणि इतर संबंधित पॅरामीटर्स हे बॅटरीच्या स्वरूपाशी जवळून संबंधित आहेत. बॅटरीमधून बाहेर पडणारी उष्णता ही बॅटरीच्या रासायनिक, यांत्रिक आणि विद्युत स्वरूपावर आणि वैशिष्ट्यांवर, विशेषतः विद्युत रासायनिक अभिक्रियेच्या स्वरूपावर अवलंबून असते. बॅटरी अभिक्रियेमध्ये निर्माण होणारी उष्णता ऊर्जा बॅटरी अभिक्रिया उष्णता Qr द्वारे व्यक्त केली जाऊ शकते; विद्युत रासायनिक ध्रुवीकरणामुळे बॅटरीचा प्रत्यक्ष व्होल्टेज त्याच्या समतोल विद्युत-प्रेरक शक्तीपासून विचलित होतो आणि बॅटरी ध्रुवीकरणामुळे होणारी ऊर्जेची हानी Qp द्वारे व्यक्त केली जाते. अभिक्रिया समीकरणानुसार होणाऱ्या बॅटरी अभिक्रियेव्यतिरिक्त, काही उप-अभिक्रिया देखील होतात. इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन आणि बॅटरीचा स्व-डिस्चार्ज या सामान्य उप-अभिक्रिया आहेत. या प्रक्रियेत निर्माण होणारी उप-अभिक्रिया उष्णता Qs आहे. याव्यतिरिक्त, कोणत्याही बॅटरीमध्ये अपरिहार्यपणे रोध असल्यामुळे, विद्युत प्रवाह वाहत असताना जूल उष्णता Qj निर्माण होते. म्हणून, बॅटरीची एकूण उष्णता ही खालील बाबींच्या उष्णतेची बेरीज आहे: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

विशिष्ट चार्जिंग (डिस्चार्जिंग) प्रक्रियेनुसार, बॅटरीमध्ये उष्णता निर्माण होण्याची मुख्य कारणे देखील वेगवेगळी असतात. उदाहरणार्थ, जेव्हा बॅटरी सामान्यपणे चार्ज केली जाते, तेव्हा Qr हा प्रमुख घटक असतो; आणि बॅटरी चार्जिंगच्या नंतरच्या टप्प्यात, इलेक्ट्रोलाइटच्या विघटनामुळे, उप-अभिक्रिया (साइड रिॲक्शन्स) सुरू होतात (उप-अभिक्रियेमुळे निर्माण होणारी उष्णता Qs असते), जेव्हा बॅटरी जवळपास पूर्ण चार्ज झालेली असते आणि ओव्हरचार्ज होते, तेव्हा प्रामुख्याने इलेक्ट्रोलाइटचे विघटन होते, जिथे Qs चे वर्चस्व असते. जूल उष्णता Qj ही विद्युत प्रवाह (करंट) आणि रोध (रेझिस्टन्स) यांवर अवलंबून असते. सामान्यतः वापरली जाणारी चार्जिंग पद्धत स्थिर विद्युत प्रवाहाखाली (कॉन्स्टंट करंट) केली जाते आणि यावेळी Qj हे एक विशिष्ट मूल्य असते. तथापि, स्टार्ट-अप आणि प्रवेग (ॲक्सलरेशन) दरम्यान, विद्युत प्रवाह तुलनेने जास्त असतो. HEV साठी, हा प्रवाह काही दहा ते शेकडो अँपिअरच्या विद्युत प्रवाहाच्या समतुल्य असतो. यावेळी, जूल उष्णता Qj खूप जास्त असते आणि ती बॅटरीमधून उष्णता बाहेर पडण्याचा मुख्य स्रोत बनते.

औष्णिक व्यवस्थापन नियंत्रणीयतेच्या दृष्टिकोनातून, औष्णिक व्यवस्थापन प्रणाली (एचव्हीएच) दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: सक्रिय आणि निष्क्रिय. उष्णता हस्तांतरण माध्यमाच्या दृष्टिकोनातून, औष्णिक व्यवस्थापन प्रणालींचे विभाजन खालीलप्रमाणे केले जाऊ शकते: वातानुकूलित (पीटीसी एअर हीटर), द्रव-शीतित(पीटीसी कूलंट हीटर), आणि अवस्था-बदल औष्णिक साठवण.